自旋导弹控制耦合及补偿解耦性能研究

弹体滚转条件下,舵机的动力学滞后造成了自旋导弹的控制耦合。建立了准弹体坐标系下等效舵系统的动力学传递函数矩阵,基于串联补偿解耦方法,研究了补偿角与弹体转速、控制信号频率之间的关系,以及补偿角对舵系统关联性的影响。研究表明,针对稳态解耦补偿角取值为最优补偿角时,舵系统的通道关联性达到最小,但理论上该方法在控制信号为低频条件下才能实现近似的静态解耦;当控制信号频率较高时,会出现过补偿现象,控制系统解耦性能下降;补偿角的上界值会随着弹体转速发生变化,因此应该对补偿角进行在线动态修正,避免发生过补偿现象。     

一种旋转导弹解耦控制方法

针对旋转导弹的耦合现象,提出了基于频率域耦合度稳定性理论的控制方法.描述了采用Nyquist阵列进行判定的机理,结合实际算例对不同转速情况下的旋转导弹耦合度进行了分析,得出舵机系统、弹体动力学对耦合谐振频率的影响情况.基于目前的工程需求,给出了解耦控制器的设计方法,并进行了验证.     

考虑舵机动力学的旋转导弹指令限幅方法研究

输送到导弹舵机的指令需要根据舵机的输入范围对指令的幅值进行限制。对于旋转导弹,其输入到舵机系统的指令一般为正弦形式,通常的限幅方法不仅会产生较大的相位滞后,而且由于不考虑舵机动力学特性,会产生较大的跟踪误差。针对这一缺陷,结合旋转导弹指令特性和舵机的动力学特性,提出了考虑舵机动力学的旋转导弹指令限幅方法。该方法将对舵机动力学的补偿结合到对舵机指令限幅的过程中。仿真结果表明,新的限幅方法在实现限幅的同时,减少了由于舵机动力学导致的跟踪误差,为旋转导弹的控制建立良好的基础。     

旋转导弹舵指令限幅方法研究

在将控制指令送给导弹舵机时都需要根据舵机的输入范围进行指令限幅,旋转导弹的指令为正弦形式,采用常规的限幅方法将会造成较大的相位滞后;结合旋转导弹舵机的特点,在指令限幅中采用对幅值进行限幅而不改变频率和相位信息,在实现限幅功能的同时保留原有的频率和相位信息,保证舵机的工作性能,为导弹控制建立良好的基础。     

旋转导弹舵指令限幅方法研究北大核心

在将控制指令送给导弹舵机时都需要根据舵机的输入范围进行指令限幅,旋转导弹的指令为正弦形式,采用常规的限幅方法将会造成较大的相位滞后;结合旋转导弹舵机的特点,在指令限幅中采用对幅值进行限幅而不改变频率和相位信息,在实现限幅功能的同时保留原有的频率和相位信息,保证舵机的工作性能,为导弹控制建立良好的基础。     

电动舵机动力学与旋转导弹转速关系研究

利用准弹体坐标系下舵机环节传递函数,推导了由舵机延迟而产生方位误差的表达式。将此方位误差等效为控制回路耦合,通过分析横向偏差和视线角速率等性能指标,得到旋转弹转速和电动舵机无阻尼自振频率的约束关系,为旋转弹转速设计和电动舵机设计提供参考,具有一定的理论和工程价值。     

虚拟电流注入法在线补偿转子位置估算误差

旋转高频注入法能估计永磁同步电机零速和低速时的转子位置,但在转子磁极位置解调过程中滤波器的使用会带来较大估算误差。提出虚拟电流注入法来在线补偿转子位置误差,基于估算的转速,构造与负序响应电流同频率的虚拟电流,经过与负序电流完全相同的解调,得到的虚拟电流相位与解调前相位的差值补偿估算的转子位置。分析比较了注入旋转电压导致的实际转速波动和正序响应电流引起的估算转速波动对误差补偿效果的影响,并利用低通滤波器来改善补偿效果。仿真和实验验证了所提方法在电机处于不同状态时对转子位置误差补偿的效果。     

舵机负载模拟器惯量失配加载补偿方法

针对舵机负载力矩模拟器输出等效惯量大于被加载舵机舵面惯量的舵机加载试验情况,研究了其力矩加载补偿方法,分析了其力矩加载误差,提出了针对不同误差源的提高仿真精度的技术途径。分析结果表明,此力矩加载补偿方法现实可行,提高了试验资源的利用率,具有较好的经济效益和现实意义。     

基于IEEE 1588频率补偿算法的研究

为了满足网络高精度同步亚微秒级的精度要求,研究了一种频率补偿算法。该算法可以动态地对系统中时钟节点的晶振频率进行补偿,以此来解决由于晶振的时漂、温漂以及本身固有的抖动、漂移和偏差导致的时钟晶振频率的不稳定性问题,从而使时钟具有良好的守时性,保证了主从时钟的偏差恒定。仿真分析表明:当主从时钟由于晶振频率不同产生偏差值时,随着频率补偿算法的执行,频率补偿方案的确能够提高晶振频率,减小时钟周期,使从时钟尽量与主时钟保持一致,从而验证了该算法的可行性和有效性。     

基于深度卷积神经网络的多飞行器构型保持研究

基于深度卷积神经网络设计了"智能-校正"算法以快速生成制导指令;深度学习模型是由卷积层、全连接层、批量归一化层和残差网络(ResNet)组合成的一个19层深度神经网络,飞行器状态变量转化为类似于图像像素矩阵的二维矩阵,通过sgd优化和权重衰减正则项将神经网络的训练误差降低至约0.025°;之后针对飞行器运动存在制导指令...     

数字化电动舵机测控系统设计

舵机作为导弹飞行控制系统的执行机构,接收飞行控制系统指令驱动空气舵偏转,调整导弹的飞行姿态和轨迹,实现对导弹的飞行控制。舵机的性能直接影响导弹的总体性能,影响导弹的飞行品质和制导精度。随着伺服系统的发展和数字化控制技术的应用,数字化电动舵机已在导弹研制中得到广泛应用。设计了一套基于DSP与FPGA的数字化电动舵机测控系统,从总体设计、电源设计、控制电路、驱动电路、测控软件等几方面介绍了测控系统的组成。该系统可以验证不同控制算法对电动舵机的控制效果以及实现对电动舵机的功能测试和性能分析。     

六维力传感器静态解耦方法

在系统分析六维力传感器线性解耦基本原理的基础上,依据各向同性指标比较分析了基于克拉默法则和最小二来法线性解耦算法的优劣,建立了RBF神经网络非线性解耦模型.研究结果表明:与克拉默法则相比,最小二乘法得到的标定矩阵具有更优的各向同性;以径向基神经网络逼近广义力向量和输出电压之间的函数关系可大大减小六维力传感器的线性误差和维间耦合,其总体误差低于1％FS.     

频率估计的多段异频等长信号相位积累算法

为提高信号频率估计精度和扩展已有方法的适用范围,提出一种基于相位积累的多段异频等长信号的频率估计算法。首先生成异频分析参数矩阵,克服分段信号频率不等问题;其次设计相位差补偿因子,克服分段信号相位不连续问题;最后搜索相位累积频谱最大值,获得信号频率估计值。为验证算法的正确性,给出了相应的数学推导证明。仿真实验结果表明,该算法具有较好的频率估计精度,频率估计误差约为现有方法的1/2,较为接近克拉美罗下限。     

基于实时变量逆矩阵求解的非线性MIMO解耦ADRC控制方法

非线性多输入多输出(MIMO)系统的解耦控制方法在控制理论和控制工程中都具有重要意义.非线性MIMO解耦自抗扰控制(ADRC)可以有效地解决这一问题,但它需要实时求解被测信号变量或高阶矩阵的逆.逆矩阵的求解是首要问题.在非线性MIMO解耦自抗扰控制中,将逆矩阵的求解问题总结为二阶、三阶、非方阵及变量高阶矩阵几类,并逐一给出解决方法.针对被测信号为变量的高阶矩阵,提出了一种基于高斯消元法的LU矩阵分解方法,可实时求解其逆矩阵.利用一个耦合系统的例子来测试这种方法的控制效果.仿真结果表明,采用逆矩阵法解耦的自抗扰控制器信号可以使控制系统快速达到平衡点.提出一种针对变量高阶矩阵的有效求逆方法,该方法既简单又能达到实时控制的效果,同时具有坚实的数学支持,完善了非线性MIMO解耦自抗扰控制的理论和方法,使其成为一种有效的非线性MIMO解耦控制方案.     

基于熵最小化的LFM信号调频率估计算法

利用LFM信号频谱的熵随着调频率减小而降低的性质,提出了一种基于频谱熵最小化的LFM信号调频率的估计SEM方法。建立参数待估的相位补偿因子,通过搜索得到使得补偿后信号频谱熵全局最小的调频率估值。在搜索过程中,采用两级搜索策略,并引入牛顿迭代算法,有效降低了算法复杂度。理论推导和仿真结果证明,该算法为有偏算法,估计偏差量与初始频率相关,理论估计方差比较CR下界低12d B。对雷达实测回波信号进行验证,与离散多项式变换算法相比发现,提出算法估计的鲁棒性更好,并具有较高的测速精度,具有一定的应用价值。     

弹用电动舵机加载性能测试系统设计

舵机性能测试系统是导弹舵机研制、生产过程中的关键测试设备.设计了一套便携式舵机性能加载测试系统,采用直流程控电源提供舵机工作电源、信号发生单元模拟弹载计算机控制指令,通过扭力杆模拟舵机飞行过程中的铰链力矩.测试过程中,舵机实时位置反馈信号由同步信号采集单元隔离、调理后进入测试计算机系统.基于虚拟仪器技术开发的舵机性能测试软件,能够手动/自动完成测试数据的读取、显示、处理、报表生成以及存储.该系统已经应用于某型舵机的功能和性能指标测试,操作简单、运行稳定.     

一种基于单频GPS接收机的精确快速相对定位方法

研究了模糊度求解的两个阶段,即模糊度估计和模糊度搜索,通过改进的矩阵解耦算法和OMEGA算法,提高了模糊度求解的速度。通过实验证明,在2～3min内就可以正确求解模糊度,并且可以基本达到实时运算。     

基于新型非结构有限体积解耦算法的激波诱导燃烧数值模拟

把基于结构网格有限差分方法建立的化学非平衡流动模拟的新型解耦算法推广到基于非结构网格的有限体积法,从而可用于模拟复杂几何构型下的化学反应流动.对H2/ Air预混气体中激波诱导振荡燃烧的Lehr实验进行了数值模拟,计算得到的振荡频率与实验结果符合很好,表明计算方法具有时间和空间二阶精度.通过对不同几何外形发射体的计算发...     

基于MRAS的感应电机无传感器控制策略优化

传统感应电机无传感器控制策略采用基于电压模型的转速辨识方法,存在积分初始值误差和直流偏置问题,从而影响转速跟踪效率和观测精度。针对这一问题,用滤波环节替代原有纯积分器并增加反馈补偿,提出了一种改进型基于转子磁链的模型参考自适应系统(MRAS)方法。在此基础上,通过MATLAB/SIMULINK平台搭建数学模型,对改进型基于转子磁链的MRAS法和传统MRAS法进行了仿真研究。仿真结果表明:改进型转子磁链MRAS法能够快速准确辨识电机转速,具有较强的鲁棒性和较好的动静态性能。     

基于特殊矩阵的同时定位与地图构建

同时定位与地图构建是机器人在未知环境中自主导航的一个重要研究内容。为了提高全协方差SLAM算法的计算和存储效率,通过对系统状态向量进行重构和选择适当的观测向量,系统模型和系统协方差矩阵可以表示成特殊形式的矩阵。基于这两个矩阵的特性,提出了一个改进的SLAM方法,对机器人的位置和方向进行间接地估计,同时降低了SLAM算法的时间复杂度和空间复杂度。实验表明改进算法是一致的和收敛的。